هادی های کامپوزیتی ظرفیت بالاACCR

تعویض هادی های خط با هادی های ظرفیت بالا، یکی از بهترین راهکارهای افزایش ظرفیت خطوط انتقال است که از نظر فنی و اقتصادی، در اغلب موارد، قابل توجیه است. در این روش، با استفاده از سازه ها و دکل های موجود، هادی ها معمول خط (ACSR ) با هادی های ظرفیت بالا(ACCR)، جایگزین می شوند. این نوع هادی ها قادر به افزایش ظرفیت خط تا سه برابر هادی های معمولی می باشند. طرح این هادی ها اولین تغییر عمده در خطوط انتقال هوایی نسبت به هادی های ACSR است که در ابتدای قرن بیستم معرفی شده بودند. همچنین، این هادی جدید قادر به حل معضلات مربوط به گریز از محدوده های حرارتی در خطوط انتقال واقع شده در مناطق گرمسیر است.

ساختار فنی هادی های ظرفیت بالا

هادی های ظرفیت بالا(ACCR) تشکیل شده اند از سیم های آلومینیومی تقویت شده که توسط سیم های آلیاژی زیرکونیوم- آلومینیوم، احاطه شده اند.

قطر هر یک از سیم های آلومینیومی تقویت شده مرکزی، بسته به اندازه هادی، بین 9/1 تا 9/2 میلیمتر است. این سیم ها با وزن بسیار کمتر و رسانایی به مراتب بیشتر، استحکام مکانیکی در حد سیم های فولادی دارند. این نکته باعث می شود تا این هادی ها در وزن برابر نسبت به هادی های ACSR از سطح مقطع بزرگ تری برخوردار باشند. این استحکام به واسطه هزاران فیبر باریک اکسید آلومینیومی است که در ساختمان سیم های آلومینیومی تقویت شده مرکزی، بکار رفته است. چنین ترکیبی باعث می شود تا استحکام مکانیکی سیم های تقویت شده هشت برابر سیم های آلومینیومی معمولی باشد. همچنین، وزن این ترکیب کمتر از نصف وزن فولاد معادل است، رسانایی آن بیشتر است و ضریب انبساط طولی آن کمتر از نصف ضریب انبساط طولی فولاد می باشد.

رسانایی سیم های بیرونی این نوع هادی که از آلیاژ زیرکونیم- آلومینیوم تشکیل شده اند، تنها 5/1% از آلومینیوم خالص کمتر است اما در عوض مقاومت حرارتی بالایی دارند. یکی از ویژگی های آلیاژ زیرکونیم- آلومینیوم عملکرد آن ها در دمای بالا است بطوریکه این ترکیب می تواند بطور دائم در دمای 210 درجه سانتی گراد عمل کند. این در حالی است که دمای مجاز هادی های آلومینیومی در حدود 100 درجه سانتی گراد است.

ویژگی های الکتریکی و مکانیکی هادیACCR

از مهم ترین ویژگی های هادی های ACCR امپاسیتی (حداکثر جریانی که هادی را از محدوده حرارتی مجاز خارج نمی کند) بسیار بالا نسبت به هادی های موجود، می باشد. مقایسه تحمل حرارتی بین دو هادی ACSR و ACCR نشان می دهد حداکثر دمای مجاز آن ها به ترتیب در حدود 100 و 200 درجه سانتی گراد است. این نکته عامل اصلی افزایش هادی های ظرفیت بالا نسبت به هادی های معمولی است.

یکی از عوامل عمده در تعیین محدوده مجاز حرارتی سیم، حد مجاز شکم خط است که به ضریب انبساط طولی هادی مربوط می شود. ضریب انبساط طولی هادی معرفی شده کمتر از نصف هادی های معمولی است. از طرفی، اگر هر دو نوع هادی با نیروی یکسانی کشیده شوند، شکم خط در هادی ACCR این اجازه را می دهد تا دما تا 200 درجه سانتی گراد و حتی بالاتر نیز برسد و حد مجاز شکم خط رعایت شده باشد. این ویژگی در خطوط جدید التاسیس باعث کاهش ارتفاع دکل و به دنبال آن کاهش هزینه های سازه ای خط می گردد.

مزایای بهره برداری از هادی های ظرفیت بالا

هادی ظرفیت بالای معرفی شده، بخاطر طراحی مناسب که دارد، دارای خواص مکانیکی و الکتریکی فوق العاده ای نسبت به هادی های معمولی است که اهم مزایای آن را می توان به صورت زیر عنوان نمود:

هادی ACCR با توجه به وزن کمتر، ظرفیت خط انتقال را بین 5/1 تا 3 برابر افزایش می دهد.

طرح جایگزینی این نوع هادی ها با هادی های معمولی در خطوطی که نیاز مبرم به افزایش ظرفیت دارند، بسیار اقتصادی است و اثرات محیطی کمتری را بجا می گذارد.

با افزایش ظرفیت خطوط انتقال مجهز به این نوع هادی پراکندگی خطوط انتقال کاهش می یابد. کاهش قابل توجه وزن هادی های ACCR نسبت به هادی ها ی مرسوم، به تعدیل نیروهای وارد بر بخش های مختلف دکل، منجر می شود. این موضوع باعث افزایش طول عمر خط انتقال می شود.ضریب انبساط حرارتی کمتر این هادی ها به کاهش ارتفاع دکل می انجامد که پیامد آن کاهش هزینه هاست.تغییر شکل تدریجی این هادی ها در مقابل عواملی چون طوفان های پیاپی، کمتر است.استحکام کششی و سختی مکانیکی هادی معرفی شده بیشتر از هادی های مرسوم ACSR است.

افزایش دمای هادی ACCR در خطاهای اتصال کوتاه کمتر از هادی های متدوال ACSR می باشد. این موضوع در طول عمر هادی نقش موثرتری دارد.

قطعاً زمان احداث یک خط موازی جدید بسیار بیشتر از زمان جایگزینی هادی های خط با هادی معرفی شده است. زمان احداث خط جدید در حدود پنج برابر زمان تعویض هادی های خط است.

با حذف تغییر ساختار دکل ها و یا احداث مجدد خطوط، می توان به راحتی مشکلات حقوقی، مطالعه جامع محیطی، گزارش های عمومی و عملیات سنگین ساخت و ساز را پشت سر نهاد.

اجرای این پروژه با هادی های ACCR ،تقریباً60% نسبت به احداث خط جدید صرفه اقتصادی داشته است. این در حالی است که هزینه خرید زمین در این پروژه برای احداث خط جدید تنها 10% از مبلغ کل پروژه را بخود اختصاص داده است. لیکن در مناطق شهری این هزینه به مراتب بیشتر از این رقم خواهد بود.

مزیت فوق العاده ای از  ACCR  در مقایسه با هسته فولاد معمولی ، هسته مرکب است :

   - انبساط حرارتی پایین تر از وسط خم شدن برای کمتر ،

   - مقاومت معادل و دوام ،

   - وزن کمتر ،

   - عملکرد سازگار در دمای بالا در طول دوره های زمانی طولانی.